IFC et CityGML, deux standards complémentaires pour le bâtiment et son environnement

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1 IFC et CityGML, deux standards complémentaires pour le bâtiment et son environnement Bernard FERRIES, Coordonnateur technique du chapitre francophone de l IAI Enseignant à l ENSA de Toulouse ferries@laurenti.com Michel LÉGLISE Laboratoire LRA/Li2a École nationale Supérieure d Architecture de Toulouse mleglise@free.fr

2 PLAN Construction : le standard IFC Territoires urbains : le standard CityGML Applications potentielles à la charnière entre un bâtiment et son environnement Expérimentations dans le cadre d'une collaboration entre la Ville de Toulouse et l'ecole Nationale Supérieure d'architecture de Toulouse Perspectives 2

3 Le secteur de la construction Industrie fragmentée Processus collaboratifs basés sur l'échange de documents DWG, standard de fait pour les plans numériques, est le principal support des échanges de nature technique. Nivellement par le bas à l'origine de nombreuses ressaisies et traitements de l'information sans valeur ajoutée Des coûts des défauts d'interopérabilité évalués à : 53 par m2 pour l ensemble des intervenants d une opération 2 par m2 et par an pour le gestionnaire de patrimoine Source : Cost analysis of inadequate interoperability in the U.S. Capital Facilities industry (National Institute of Standards and Technology) 3

4 Le coût des défauts d'interopérabilité Le potentiel d économies par acteur et par phase Montants en M$ Programmation et conception Construction Gestion exploitation Maîtrise d oeuvre Entreprises Fabricants Gestionnaires Total % % % Total % % % % % 4

5 1995 : création de l'iai, qui s'appelle à présent BuildingSmart. Octobre 2000 : publication de la version IFC 2x (plateforme stable acceptant des extensions) Novembre 2005 : IFC référencée par l'iso en tant que spécification à caractère public (ISO/PAS 16739) Février 2006 : publication de la version IFC 2x3 (653 classes) Juillet 2006 : signature d'un protocole de collaboration entre BuildingSmart et l'ogc (Open Geospatial Consortium) 2009 : publication de la version IFC 2x4 5

6 Près de 500 membres organisés en chapitres ou alliances : Amérique du Nord Australie Benelux Chine Chapitre Francophone, représenté par Mediaconstruct ( Chapitre Germanophone Chapitre Ibérique (Espagne, Portugal) Italie Japon Pays nordiques (Finlande, Suède, Norvège, Danemark) Royaume Uni Singapour 6

7 Le périmètre des IFC Le bâtiment Les objets qui le composent, leurs relations, leurs propriétés, pour toutes les phases du cycle de vie et selon différents points de vue L environnement du bâtiment Suite au projet de dématérialisation du permis de construire en Norvège, intégration à la version 2x4 des entités IfcGeographicElement et IfcGeographicElementType pour l'interopérabilité avec les SIG Les ouvrages d art Modèle BRIDGE, résultat d'un projet international piloté par la France (SETRA). Amorce d'un modèle dédié au Genie Civil qui traitera également de la fabrication des routes (IFC for Roads) 7

8 L'engagement des éditeurs de logiciels La plupart des logiciels de CAO savent lire/écrire des IFC: Allplan, Archicad, Autocad Architecture, Digital project (basé sur CATIA), Bentley architecture, Revit architecture, Vector works,... Nota : par nature (logiciel de dessin généraliste), Autocad ne peut produire des IFC Relevé de patrimoine au format IFC : Viz-all Nombreux outils de visualisation et d'analyse dont Acrobat Reader depuis la v8 Convertisseur de formats : FME (safe.com) depuis 2008 Outils d'évaluation : Climawin (thermique), Robobat (structure), Eiffel (structure), WinQuant (estimatif),... Gestion de patrimoine : Active3D, Abyla, BDP, Facility On Line,... 8

9 L'engagement des maîtres d ouvrage à l'étranger GSA (General Service Administration) Le plus grand acteur de l'immobilier aux USA (32 Mm2). Depuis 2007, le financement des projets majeurs est conditionné à des livrables IFC. Danemark, constructions publiques : IFC obligatoires depuis 2007 pour les projets de + de 2,7 M (programme Digital Construction) La Chine recommande l'utilisation des IFC depuis novembre 2007 Senate properties, Finlande (8 Mm2) : IFC obligatoires depuis le 1/10/07 pour les projets de + de 2M 9

10 L'engagement des maîtres d ouvrage en France Des solutions de gestion de patrimoine basées sur les IFC : CR Bourgogne, CR Provence-Alpes-Côte d'azur,... Université de Rennes, Universités et écoles de Toulouse,... Villes de Paris, Blagnac, Dijon, Clermont Ferrand,... Des projets pilotes : Restaurant d'entreprise (Airbus) Collège de Vigny (Conseil Général du Val d'oise) Internat de Chevigny Saint Sauveur (Conseil Régional de Bourgogne) 10

11 L'engagement de toute la filière Dans le cadre du projet expert, lauréat pour la filière BTP de l appel à projets TIC-PME-2010 de la 1er mai /12/2009 Sept groupes métier : Maîtrise d ouvrage et exploitants Industriels et fabricants de produits pour la construction Maîtrise d œuvre (architectes, ingénieurs, économistes, OPC) Entreprises de BTP Editeurs de logiciels et sociétés de services Internet pour le BTP Enseignement et formation professionnelle Foncier et Géolocalisation Qui ont chacun produit un livre blanc 11

12 Les partenaires Fédération Française du Bâtiment Confédération de l Artisanat et des Petites Entreprises du Bâtiment Centre Scientifique et Technique du Bâtiment Union Nationale des Syndicats Français d'architectes Chambre de l Ingénierie et du Conseil de France Union Nationale des Professionnels de la Coordination Union Nationale des Economistes de la Construction Standarmédia (groupe AFNOR) Industriels (commission structuration des données de l AIMCC) pilotage Saint-Gobain Ordre des Géomètres Experts 12

13 Déroulement et retombées Communication Nombreuses conférences et manifestations diverses dont le BIM's day du 13/5/2009 à la FFB (participation libre et gratuite) Lettre électronique mensuelle Nouvelle version du site BuildingSmart.fr Une mobilisation de toute la filière pour passer à de nouvelles pratiques fondées sur la maquette numérique ou BIM (Building Information Model) Un contexte favorable car l'usage du BIM permet de concevoir des bâtiments de meilleure qualité, capables de répondre aux exigences du développement durable. 13

14 CityGML Initiative Allemande «Geodata Infrastructure North-Rhine Westphalia» Modèle de représentation des objets d un environnement urbain : géométrie, topologie, apparence, sémantique, Extension de GML 3 20/8/2008 : adoption de la version en tant que standard officiel de l'ogc. Produits commerciaux : LandXplorer, FME, BS Contact Geo,... Visualisateurs : LandXplorer, Aristoteles, GML Viewer,

15 Les niveaux de détail de CityGML Niveau 0 : La région Modèle numérique du terrain. Pas de représentation du «sursol» Niveau 1 : Le site / la ville Modélisation des bâtiments par blocs, sans détailler les toitures Niveau 2 : Le site / la ville Modélisation détaillée des toitures, placages de textures Niveau 3 : Le site / la ville Modélisation détaillée de l architecture Niveau 4 : L interieur «walkable architecture model» Next Generation 3D City models T. Kolbe, G. Gröger, Institute for cartography and Information 15

16 Niveau 1 : Geoportail 3D 16

17 Niveau 2 Extrait base 3D de la ville de Toulouse. Service Urbanisme Toulouse Montbéliard (Geoportail 3D) (Bati3D : placage de photos des façades) Ecole d'architecture de Toulouse (Pages jaunes 3D) Placage automatique de textures génériques 17

18 Niveau 3 et 4 : la maquette numérique ou BIM 18

19 Deux standards complémentaires Bâtiment Site IFC Les éléments composant un bâtiment : murs, toitures, portes, fenêtres, éléments structurels, équipements, Modélisation du terrain facultative et limitée au relief CityGML Forme externe selon différents niveaux de définition Eléments composant un site urbain : bâtiments, végétation, mobilier, voirie, 19

20 BIM CIM Le modèle Bâtiment des IFC est plus riche que la partie du modèle CityGML dédié aux bâtiments et un BIM IFC peut être converti automatiquement en CityGML (LOD4) L'opportunité d'alimenter un CIM (City Information Model) à partir de BIMs (Building Information Models) produits par les architectes et les fournisseurs d'information géographique : BIM BIM 20

21 Conversion IFC > CityGML avec IFC Explorer (Forschungszentrum Karlsruhe - Institut fuer Angewandte Informatik) LOD 2 LOD 3 21

22 Conversion IFC > CityGML avec FME 22

23 Quelques champs d'application potentiels Instruction des permis de construire par confrontation du BIM du projet au CIM de son futur environnement Alimentation et mise à jour de systèmes d'information urbains à partir du BIM des projets de construction Sécurité : exploitation du BIM de bâtiments susceptibles de faire l'objet d'interventions (CityGML-LOD4) Aménagement et gestion de territoire urbain : outils de simulation capables d'exploiter la sémantique contenue dans les modèles IFC et CityGML (transports, acoustique, impacts environnementaux,...) 23

24 Expérience pédagogique Ecole nationale d Architecture de Toulouse, 3ème année Maquettes numériques et nouvelles pratiques de collaboration Unité d enseignement créée en 2007 Enseignants : B. Ferriès, Jean-Baptiste Boulanger Travaux dirigés : A partir de fichiers de plans fournis par la ville de Toulouse, modélisation de 15 écoles Exploitations des BIMs pour le calculs des consommations énergétiques et des impacts environnementaux Intégration des BIMs dans leur environnement urbain (CIM) 24

25 Revit Architecture Archicad IFC FME Conversion IFC > CityGML Positionnement de l Ecole en x/y/z Orthophotoplans CityGML (LOD 4) Quartier LandXplorer Studio MNT 3ds (LOD 2) Ecole insérée dans un territoire urbain 25

26 Conclusions Le secteur du bâtiment est en train de vivre la révolution du BIM grâce notamment au projet expert Les architectes sont pour la plupart équipés pour produire le BIM de leur projet, les géomètres celui de bâtiments existants Les standards sont la clé de l'interopérabilité : IFC, standard du BIM, et CityGML, standard du CIM, sont disponibles et matures. Les expérimentations que nous conduisons à l'ecole d'architecture laissent entrevoir des champs d'application prometteurs et de nouvelles pratiques basées sur l'utilisation conjointe des IFC et de CityGML. 26